CN112514166A - 天线和电子设备 - Google Patents

Abstract

该天线设置有：介电层；金属层，其设置在介电层的一个面上；辐射元件，其设置在介电层的另一个面上，辐射元件在中央部分具有狭缝部分，其辐射方式是利用电场感应的磁场电流辐射；非接触馈电元件，其布置在狭缝部分上方；以及无源辐射元件，其辐射方式是利用磁场感应的电场电流辐射。

Description

天线和电子设备

技术领域

本技术涉及例如适用于无线局域网(LAN)的发送或接收天线的天线以及设置有该天线的电子设备。

背景技术

出于提供小而薄的天线以及使用该天线的小型通信设备的目的，已提出了专利文献1中公开的天线。该天线设置有介电层、设置在介电层的一个表面上的金属层以及设置在其另一个表面上的辐射元件层。此外，辐射元件层在其中央部分中具有狭缝部分，并且在狭缝部分上方具有非接触馈电元件。

此外，专利文献2公开了一种利用通过磁流而耦合到作为基座的缝隙型蝴蝶结天线的无源元件的配置。即，公开了以下的配置：形成缝隙型蝴蝶结天线，并且与金属板电位隔离并通过磁流而以高频方式与其耦合的具有条带形状或相似形状的无源元件基本上平行于Y轴布置。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.2016-146558

专利文献2：日本专利申请公开No.2003-078345

发明内容

本发明要解决的问题

专利文献1中公开的天线可以被制成更薄更小，并且具有既能用在自由空间中又能用在导体上的优异效果，并且可附接在家用电器、汽车等的金属部件周围。作为天线的应用，在假定用于无线LAN的天线的情况下，期望支持两个频带：2.4GHz频带和5GHz频带。在专利文献1中，天线的辐射频率由辐射元件13的形状和长度确定。关于该辐射频率，如专利文献1的图7的辐射元件层113、图8中的辐射元件层213、图12中的辐射元件层413图示的，提出了通过使矩形形状成为多边形形状来扩展谐振频率。然而，关于由于放射线元件层的变形而引起的多点谐振，存在的问题在于，在想要在调整中同时实现两个或更多个频率以使谐振频率能够以所期望频率谐振的情况下，一个频率的调整对其它频率的谐振产生了影响。此外，存在的问题在于，难以获得所期望的频带。此外，由于为了促成多点谐振而使辐射元件的形状成为多边形形状，因此存在的问题在于辐射面积减小和辐射强度劣化。

专利文献2中公开的天线设置有通过磁流耦合的无源元件，但已存在的问题在于，无源元件相对于缝隙型蝴蝶结天线的位置指定是严格的并且无源元件与馈电元件之间的位置关系的指定是严格的。

因此，本技术的目的是提供支持更高频率和更宽频带的天线以及设置有该天线的电子设备。

问题的解决方案

本技术是一种天线，所述天线包括：介电层；金属层，其设置在介电层的一个面上；辐射元件层，其设置在介电层的另一个面上，辐射元件层在中央部分中具有狭缝部分，其辐射方式是利用电场感应的磁场电流辐射；非接触馈电元件，其布置在狭缝部分上方；以及无源辐射元件，其辐射方式是利用磁场感应的电场电流辐射。此外，本技术是一种设置有这种天线的电子设备。

本发明的效果

根据至少一个实施例，本技术可以提供支持更高频率和更宽频带的天线。注意的是，本文描述的效果不一定是限制性的，而可以是本技术中描述的任何效果或其它效果。

附图说明

图1是根据本技术的天线的一个实施例的剖视图。

图2是图1的分解平面图。

图3是图示了根据本技术的一个实施例的辐射操作的剖视图。

图4是图示了根据本技术的一个实施例的辐射操作的剖视图。

图5是图示了根据本技术的一个实施例的频率特性的图线。

图6是图示了根据本技术的一个实施例的使用天线的通信设备的配置的框图。

图7是图示了变形例的平面图。

图8是图示了其它变形例的平面图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本技术的实施例等。注意的是，下文中描述的实施例等是本技术的优选具体示例，并且本技术的内容不限于该实施例等。

参照图1和图2来描述本技术的一个实施例。图1是天线101的剖视图，而图2是天线101的每个单元的平面图。天线101具有堆叠结构，并且诸如铜之类的金属层111布置在介电层112的底表面上。金属层111和介电层112具有相同的形状。这里，金属层111具有宽度W1和长度L1。介电层112具有厚度t1和相对介电常数ε1。

辐射元件(板状偶极天线)113布置在介电层112的上表面上。辐射元件113包括辐射元件单元113a和113b。辐射元件113在与金属层111相同尺寸的金属的中央部分中包括宽度为S0的狭缝部分S。

此外，介电层114布置在辐射元件113的上表面上，并且非接触馈电元件115(偶极天线)布置在介电层114的上表面上。非接触馈电元件115包括非接触馈电元件单元115a和115b。电介质114具有与金属层111相同的尺寸，并具有厚度t2和相对介电常数ε2。非接触馈电元件115是具有长度b和与狭缝部分S正交布置的间隙a的偶极天线。

在非接触馈电元件115的上表面上布置作为隔离层的介电层116，并且在介电层116上布置无源辐射元件117。电介质116具有与金属层111相同的尺寸，并具有厚度t3和相对介电常数ε3。无源辐射元件117是具有长度L2的天线。无线模块可以布置在介电层116上。注意的是，尽管金属层111、介电层112、介电层114和介电层116具有相同的形状，但它们不必具有相同的形状。此外，介电层可以是空气层。

从金属层111的暴露面经由与非接触馈电元件单元115a和115b连接的穿通孔118a和118b馈送电力。即，在穿通孔118a和118b的顶端之间向天线馈送电力。金属层111的暴露面是位于与天线的辐射方向相反侧的表面。

如上所述的根据本技术的一个实施例的天线在其被布置在自由空间中的情况下与在其被布置在导体板上的情况下具有基本上相似的性能。因此，其可以被附接到诸如通信设备、电视、音频播放设备、游戏设备和移动设备之类的电子设备上以及汽车等的金属部件周围。

参照图3和图4来描述本技术的一个实施例的操作和动作。在图3中图示的情况下，通过将频率A[Hz]馈送到馈电单元119，信号分别经由穿通孔118a和118b馈送到非接触馈电元件单元115a和115b。此时，包括辐射元件单元113a和113b以及它们之间的狭缝部分S的长度L1是频率A[Hz]的波长一半的长度，并且在狭缝之间产生电场。通过该电场在辐射元件单元113a和113b中产生磁场电流，并且从辐射元件单元113a和113b辐射无线电波作为频率为A[Hz]的天线辐射图120。频率A[Hz]的示例是无线LAN的2.4GHz频带。

在图4中，通过将频率B[Hz]馈送到馈电单元119，信号分别经由穿通孔118a和118b馈送到非接触馈电元件单元115a和115b。此时，无源辐射元件117的长度L2是频率B[Hz]的波长一半的长度，并且在无源辐射元件117中产生磁场。通过该磁场在无源辐射元件117中生成电场电流，并且无线电波作为频率为B[Hz]的天线辐射图121被辐射。频率B[Hz]的示例是无线LAN的5GHz频带。可以通过无线通信设备切换频率A[Hz]和B[Hz]。

在本技术的一个实施例中，可以通过在不减少专利文献1的配置中的辐射元件主体的情况下新添加无源辐射元件117来提供新的辐射元件。此外，通过不同的辐射方式执行电磁场感应；辐射元件113的辐射方式是利用电场感应的磁场电流辐射，并且无源辐射元件117的辐射方式是利用磁场感应的电场电流辐射。此外，辐射元件113和无源辐射元件117设置在介电层116的不同表面上。结果，存在的优点在于，即使在改变确定谐振频率的长度L1和L2之一的情况下，另一个的谐振频率也不容易受到影响。因此，通过各辐射元件调整频率的值变得容易。

图5图示了本技术的一个实施例的特性示图。回波损耗[dB]沿着纵坐标绘制。回波损耗在2.4GHz和2.5GHz之间以及在5.4GHz处是最小的，并且实现了能够支持两个频带的天线。

图6图示了在通信设备中使用根据本技术的一个实施例的天线101的情况下的配置示例。在图6中，在常见无线设备36和配备有上述本技术的天线101的无线设备31执行无线通信的情况下，从支持无线设备36的一个频率的天线37辐射的空气传播无线电波39被支持相同频率的天线辐射图34(例如，图3中图示的辐射图120)接收并经由RF传输线路33被RF模块32接收。此外，类似地，从RF模块32发送的RF信号经由RF传输线路33被从天线辐射图34辐射，成为空气传播无线电波39，并且被作为由常见无线设备36支持的频率的天线的天线37接收。

在常见的无线设备36在另一频率下发送的情况下，从支持其的天线38辐射的空气传播无线电波40被支持相同频率的天线辐射图35(例如，图3中图示的辐射图121)接收并经由RF传输线路33被RF模块32接收。此外，类似地，从RF模块32发送的RF信号经由RF传输线路33从天线辐射图35辐射，成为空气传播无线电波40，并且由天线38接收，天线38是由常见的无线设备36支持的频率的天线。

参照图7描述本技术的一个实施例的变形例。这是在上述无源辐射元件117的周围添加与具有不同长度的无源辐射元件117平行的无源辐射元件122和123的配置。无源辐射元件122的长度被设置为L3，并且无源辐射元件123的长度被设置为L4。利用该配置，在非接触馈电元件115馈送其半波长对应于L3的频率C[Hz]的情况下，无源辐射元件122辐射频率C[Hz]的无线电波。此外，在非接触馈电元件115馈送其半波长对应于L4的频率D[Hz]的情况下，无源辐射元件123辐射频率D[Hz]的无线电波。通过以这种方式添加无源元件，谐振的谐振频率的数量可以增加，并且可以实现多频兼容天线和宽带频率兼容天线。

图8图示了本技术的另一变形例。在一个实施例中，穿通孔118a和118b被添加到非接触馈电元件115，以从与辐射方向相反的一侧馈送电力。然而，通过将馈电图案124a和124b添加到其上布置有无源辐射元件115的介电层114，可以从侧面而不是从背面馈送电力。由于如在本技术中可以从背面或侧面在天线的辐射方向上馈送电力，因此可以容易地设计无线设备的外观。

尽管在这之前具体描述了本技术的一个实施例，但本技术不限于上述的一个实施例，并且可以基于本技术的技术思路进行各种修改。此外，上述实施例中描述的配置、方法、步骤、形状、材料、数值等仅是例示性的，并且也可以在必要时使用与这些不同的配置、方法、步骤、形状、材料、数值等。

注意的是，本技术还可以具有以下配置。

(1)

一种天线，包括：

介电层；

金属层，其设置在介电层的一个面上；

辐射元件，其设置在介电层的另一个面上，在中央部分具有狭缝部分，其辐射方式是利用电场感应的磁场电流辐射；

非接触馈电元件，其布置在狭缝部分上方；以及

无源辐射元件，其辐射方式是利用磁场感应的电场电流辐射。

(2)

根据(1)所述的天线，其中，无源辐射元件隔着介电层布置在非接触馈电元件上方。

(3)

根据(1)或(2)所述的天线，其中，在无源辐射元件的周围布置具有不同长度的一个或多个无源辐射元件。

(4)

根据(1)至(3)中任一项所述的天线，其中，在用于非接触馈电元件的金属层的暴露面上设置馈电点。

(5)

根据(1)至(4)中任一项所述的天线，其中，在非接触馈电元件的侧面上设置馈电点。

(6)

一种电子设备，包括：根据(1)所述的天线。

(7)

根据(6)所述的电子设备，其中，在天线中，无源辐射元件隔着介电层布置在非接触馈电元件上方。

(8)

根据(6)或(7)所述的电子设备，其中，在天线中，在无源辐射元件的周围布置具有不同长度的一个或多个无源辐射元件。

(9)

根据(6)至(8)中任一项所述的电子设备，其中，在天线中，在用于非接触馈电元件的金属层的暴露面上设置馈电点。

(10)

根据(6)至(9)中任一项所述的电子设备，其中，在天线中，在非接触馈电元件的侧面上设置馈电点。

参考符号列表

101 天线

111 金属层

112、114、116 介电层

113 辐射元件

113A、113b 辐射元件单元

115 非接触馈电元件

115A、115b 非接触馈电元件单元

117、122、123 无源辐射元件

118a、118b 穿通孔

119 馈电点

Claims (10)

1.一种天线，包括：

介电层；

金属层，所述金属层设置在所述介电层的一个面上；

辐射元件，所述辐射元件设置在所述介电层的另一面上，所述辐射元件在中央部分具有狭缝部分，所述辐射元件的辐射方式是利用电场感应的磁场电流辐射；

非接触馈电元件，所述非接触馈电元件布置在所述狭缝部分上方；以及

无源辐射元件，所述无源辐射元件的辐射方式是利用磁场感应的电场电流辐射。

2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述无源辐射元件隔着介电层布置在所述非接触馈电元件上方。

3.根据权利要求1所述的天线，其中，在所述无源辐射元件的周围布置具有不同长度的一个或多个无源辐射元件。

4.根据权利要求1所述的天线，其中，针对所述非接触馈电元件在所述金属层的暴露面上设置馈电点。

5.根据权利要求1所述的天线，其中，在所述非接触馈电元件的侧面上设置馈电点。

6.一种电子设备，包括：根据权利要求1所述的天线。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，在所述天线中，所述无源辐射元件隔着介电层布置在所述非接触馈电元件上方。

8.根据权利要求6所述的电子设备，其中，在所述天线中，在所述无源辐射元件的周围布置具有不同长度的一个或多个无源辐射元件。

9.根据权利要求6所述的电子设备，其中，在所述天线中，针对所述非接触馈电元件在所述金属层的暴露面上设置馈电点。

10.根据权利要求6所述的电子设备，其中，在所述天线中，在所述非接触馈电元件的侧面上设置馈电点。

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